Artículo El plegamiento proteico en el Párkinson, el Alzheimer y el Cáncer PDF Imprimir E-mail

Las macromoléculas formadas por cadenas de péptidos y de amino ácidos son capaces de replegarse en multitud de formas distintas, lo que les permite llevar a cabo una enorme cantidad de funciones, elementales para la vida. No obstante, a pesar de la importancia del plegamiento proteico para todos los sistemas biológicos, los mecanismos que subyacen a este proceso siguen siendo un misterio.
Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los EE.UU ha resuelto la estructura cristalina de un elemento crítico de la “chaperona”, complejo proteico responsable del correcto plegamiento de otras proteínas, utilizando el brillo potente de los rayos X de la Fuente de Luz Avanzada,.
El incorrecto plegamiento de las proteínas, se encuentra asociado a múltiples enfermedades, incluidas el Párkinson, Alzheimer y algunos tipos de cáncer.
“Hemos identificado por vez primera una región que nosotros llamamos el circuito sensor de nucleótidos, que detecta la presencia de moléculas ATP que proporcionan energía para el plegamiento”, indica Paul Adams, bioingeniero de la División de Biociencias Físicas del Laboratorio de Berkeley  que lidera este trabajo y autoridad competente en cristalografía de rayos X. “Conocíamos la importancia de la hidrólisis del ATP en el plegamiento proteico, pero no sabíamos la forma en la que la actividad ATP era percibida y comunicada”.
Adams es el autor del artículo Mecanismo sensor de nucleótidos en el grupo II de Chaperonas, publicado en la revista EMBO.
Las Chaperonas promueven el correcto plegamiento de proteínas recién convertidas y de proteínas que han sido desnaturalizadas –que han perdido su estructura- al encapsularlas dentro de una cámara protectora formada por dos anillos de complejos moleculares apilados de forma consecutiva.
Existen dos clases de chaperonas: el grupo I, que se encuentra en células procariotas; y el grupo II, en células eucariotas. A pesar de la evolución, se ha conservado prácticamente casi toda la estructura de estos dos tipos de chaperonas. Estas chaperonas se diferencian en la manera en la que la cámara protectora se abre para aceptar proteínas y se cierra para plegarlas; mientras que el grupo I de chaperonas necesita un cierre desmontable en forma de anillo para abrir y cerrar la cámara, el grupo II de Chaperonas tiene un cierre incorporado.
“Obtuvimos estructuras cristalinas a una resolución suficiente como para poder examinar en detalle los efectos que ejercen tanto los cambios en los nucleótidos como la hidrólisis”, afirma Adams. “A partir de esas estructuras, observamos que el circuito sensor de nucleótidos controla sitios de unión de la ATP y comunica esta información a través de la chaperona. Un análisis funcional sugiere que la región del circuito sensor de nucleótidos utiliza esta información para controlar la tasa de unión de la ATP y de la hidrólisis, que a su vez controla la temporización del plegamiento proteico”.
El doble anillo de chaperonas, que caracteriza las múltiples subunidades, se agrupa en tres dominios: Apical, intermedio y ecuatorial. Para el grupo II de chaperonas, el cierre del plegamiento de proteínas provoca que estos dominios roten como un cuerpo único y rígido, provocando cambios de formación en la cámara, lo que permite el plegamiento de las proteínas. La rotación sincronizada de los dominios de la chaperona depende de la comunicación que reciben las subunidades del circuito sensor de nucleótidos.
Gracias a la identificación de este circuito sensor de nucleótidos y de su rol controlador en el grupo II del plegamiento de proteínas, Adams y sus compañeros de investigación han abierto una nueva vía, por la cual el plegamiento de proteínas puede ser dirigido.
“Al ser la hidrólisis de ATP necesaria para el plegamiento de las proteínas, sería posible dirigir un circuito sensor de nucleótidos que promueva una actividad de plegamiento de proteínas más rápido o lento en una chaperona. Esto podría, por ejemplo, ser usado para incrementar la actividad de plegamiento de proteína en las chaperonas humanas o, quizás, reducir la acumulación celular de proteínas mal plegadas que puedan provocar enfermedades u otros problemas”.
Una clave que permitió a Adam y a su grupo de investigación identificar la estructura cristalina tridimensional del circuito de sensor de nucleótidos y  determinar su papel crucial en el plegamiento del grupo II de chaperonas fue la cristalografía proteica del Centro Berkeley de estructura biológica. Este centro trabaja con 5 líneas de luz de cristalografía proteica una de las mejores fuentes de luz del mundo.
En este estudio, Adam y su grupo de investigación estudiaron un arquetipo de chaperona.
“Creemos que las chaperonas han evolucionado hasta estar implicadas en sustratos específicos […].La identificación bioquímica y estructural de los cambios relacionados con la hidrólisis de ATP provee importantes conocimientos del complejo puzzle del plegamiento de proteínas en cada tipo de chaperonas”.
Fuente: Science Daily

Las macromoléculas formadas por cadenas de péptidos y de amino ácidos son capaces de replegarse en multitud de formas distintas, lo que les permite llevar a cabo una enorme cantidad de funciones, elementales para la vida. No obstante, a pesar de la importancia del plegamiento proteico para todos los sistemas biológicos, los mecanismos que subyacen a este proceso siguen siendo un misterio.

 

Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los EE.UU ha descrito la estructura cristalina de un elemento crítico de la “chaperona”, complejo proteico responsable del correcto plegamiento de otras proteínas, utilizando el brillo potente de los rayos X de la Fuente de Luz Avanzada,.

El incorrecto plegamiento de las proteínas, se encuentra asociado a múltiples enfermedades, incluidas el Párkinson, Alzheimer y algunos tipos de cáncer.

 

“Hemos identificado por vez primera una región que nosotros llamamos el circuito sensor de nucleótidos, que detecta la presencia de moléculas ATP que proporcionan energía para el plegamiento”, indica Paul Adams, bioingeniero de la División de Biociencias Físicas del Laboratorio de Berkeley  que lidera este trabajo y autoridad competente en cristalografía de rayos X. “Conocíamos la importancia de la hidrólisis del ATP en el plegamiento proteico, pero no sabíamos la forma en la que la actividad ATP era percibida y comunicada”.

 

Adams es el autor del artículo Mecanismo sensor de nucleótidos en el grupo II de Chaperonas, publicado en la revista EMBO.

 

Las Chaperonas promueven el correcto plegamiento de proteínas recién convertidas y de proteínas que han sido desnaturalizadas –que han perdido su estructura- al encapsularlas dentro de una cámara protectora formada por dos anillos de complejos moleculares apilados de forma consecutiva.

Existen dos clases de chaperonas: el grupo I, que se encuentra en células procariotas; y el grupo II, en células eucariotas. A pesar de la evolución, se ha conservado prácticamente casi toda la estructura de estos dos tipos de chaperonas. Estas chaperonas se diferencian en la manera en la que la cámara protectora se abre para aceptar proteínas y se cierra para plegarlas; mientras que el grupo I de chaperonas necesita un cierre desmontable en forma de anillo para abrir y cerrar la cámara, el grupo II de Chaperonas tiene un cierre incorporado.

 

“Obtuvimos estructuras cristalinas a una resolución suficiente como para poder examinar en detalle los efectos que ejercen tanto los cambios en los nucleótidos como la hidrólisis”, afirma Adams. “A partir de esas estructuras, observamos que el circuito sensor de nucleótidos controla sitios de unión de la ATP y comunica esta información a través de la chaperona. Un análisis funcional sugiere que la región del circuito sensor de nucleótidos utiliza esta información para controlar la tasa de unión de la ATP y de la hidrólisis, que a su vez controla la temporización del plegamiento proteico”.

 

El doble anillo de chaperonas, que caracteriza las múltiples subunidades, se agrupa en tres dominios: Apical, intermedio y ecuatorial. Para el grupo II de chaperonas, el cierre del plegamiento de proteínas provoca que estos dominios roten como un cuerpo único y rígido, provocando cambios de formación en la cámara, lo que permite el plegamiento de las proteínas. La rotación sincronizada de los dominios de la chaperona depende de la comunicación que reciben las subunidades del circuito sensor de nucleótidos.

 

Gracias a la identificación de este circuito sensor de nucleótidos y de su rol controlador en el grupo II del plegamiento de proteínas, Adams y sus compañeros de investigación han abierto una nueva vía, por la cual el plegamiento de proteínas puede ser dirigido.

 

“Al ser la hidrólisis de ATP necesaria para el plegamiento de las proteínas, sería posible dirigir un circuito sensor de nucleótidos que promueva una actividad de plegamiento de proteínas más rápido o lento en una chaperona. Esto podría, por ejemplo, ser usado para incrementar la actividad de plegamiento de proteína en las chaperonas humanas o, quizás, reducir la acumulación celular de proteínas mal plegadas que puedan provocar enfermedades u otros problemas”.

 

Una clave que permitió a Adam y a su grupo de investigación identificar la estructura cristalina tridimensional del circuito de sensor de nucleótidos y  determinar su papel crucial en el plegamiento del grupo II de chaperonas fue la cristalografía proteica del Centro Berkeley de estructura biológica. Este centro trabaja con 5 líneas de luz de cristalografía proteica una de las mejores fuentes de luz del mundo.

 

En este estudio, Adam y su grupo de investigación estudiaron un arquetipo de chaperona.

“Creemos que las chaperonas han evolucionado hasta estar implicadas en sustratos específicos […].La identificación bioquímica y estructural de los cambios relacionados con la hidrólisis de ATP provee importantes conocimientos del complejo puzzle del plegamiento de proteínas en cada tipo de chaperonas”.

 

 

Fuente: Science Daily

Datos del Artículo
Creado por Enfermera FEP Miércoles, 29 de Febrero de 2012 10:58   
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